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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5775908
(24)【登録日】2015年7月10日
(45)【発行日】2015年9月9日
(54)【発明の名称】トランジスタ形成方法及びトランジスタ用中間形成物
(51)【国際特許分類】
H01L 21/336 20060101AFI20150820BHJP
H01L 29/786 20060101ALI20150820BHJP
H01L 51/05 20060101ALI20150820BHJP
H01L 51/30 20060101ALI20150820BHJP
H01L 51/40 20060101ALI20150820BHJP
H01L 27/28 20060101ALI20150820BHJP
B82Y 40/00 20110101ALI20150820BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 618A
H01L29/78 618B
H01L29/28 100A
H01L29/28 250E
H01L29/28 310E
H01L29/28 500
B82Y40/00
【請求項の数】2
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2013-145969(P2013-145969)
(22)【出願日】2013年7月12日
(62)【分割の表示】特願2007-328274(P2007-328274)の分割
【原出願日】2007年12月20日
(65)【公開番号】特開2013-251557(P2013-251557A)
(43)【公開日】2013年12月12日
【審査請求日】2013年8月9日
(31)【優先権主張番号】11/644,055
(32)【優先日】2006年12月22日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502096543
【氏名又は名称】パロ・アルト・リサーチ・センター・インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｏ Ａｌｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マイケル エル チャビニック
(72)【発明者】
【氏名】ウィリアム エス ウォン
【審査官】
竹口 泰裕
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００６−１４７８４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−１４６５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００４−５１９７２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０３−１９２７３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−１７９８９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−４９８１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／３３６、２９／７８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板に複数のゲートラインを堆積するステップと、
前記複数のゲートラインを覆って誘電体材料を堆積するステップと、
前記ゲートラインの直上に位置する前記誘電体材料の領域の表面を前記ゲートラインの間隙の直上に位置する前記誘電体材料の領域の表面に比べて疎水性とする処理を施すステップと、
ナノワイヤを含む溶液の液滴を前記ゲートラインの間隙の直上に位置する前記誘電体材料の上に吐出するステップと、
を含み、
前記ナノワイヤを含む溶液は、前記液滴が拡がりつつあるときの接触角即ち拡張時接触角と、前記液滴が縮まりつつあるときの接触角即ち縮退時接触角について、前記拡張時接触角に対する前記縮退時接触角の角度差が１０度超となる溶液であるトランジスタ形成方法。
前記複数のゲートラインを覆って誘電体材料を堆積するステップと、
前記ゲートラインの直上に位置する前記誘電体材料の領域の表面を前記ゲートラインの間隙の直上に位置する前記誘電体材料の領域の表面に比べて疎水性とする処理を施すステップと、
ナノワイヤを含む溶液の液滴を前記ゲートラインの間隙の直上に位置する前記誘電体材料の上に吐出するステップと、
を含み、
前記ナノワイヤを含む溶液は、前記液滴が拡がりつつあるときの接触角即ち拡張時接触角と、前記液滴が縮まりつつあるときの接触角即ち縮退時接触角について、前記拡張時接触角に対する前記縮退時接触角の角度差が１０度超となる溶液であるトランジスタ形成方法。
【請求項2】
複数のゲートライン、及びその上に堆積される誘電体材料を含む基板と、
前記誘電体材料の表面上に吐出された液滴であって、キャリア溶液の中に懸濁して浮遊する長尺ナノワイヤを含む溶液の液滴と、
を備え、
前記複数のゲートライン上に堆積された前記誘電体材料は、
前記ゲートラインの直上に位置する領域の表面が前記隣接するゲートラインの前記間隙の直上の領域の表面よりも疎水性となる処理が施され、
前記キャリア溶液の中に懸濁して浮遊する長尺ナノワイヤを含む溶液は、前記液滴が拡がりつつあるときの接触角即ち拡張時接触角と、前記液滴が縮まりつつあるときの接触角即ち縮退時接触角について、前記拡張時接触角に対する前記縮退時接触角の角度差が１０度超となる溶液であるトランジスタ用中間形成物。
前記誘電体材料の表面上に吐出された液滴であって、キャリア溶液の中に懸濁して浮遊する長尺ナノワイヤを含む溶液の液滴と、
を備え、
前記複数のゲートライン上に堆積された前記誘電体材料は、
前記ゲートラインの直上に位置する領域の表面が前記隣接するゲートラインの前記間隙の直上の領域の表面よりも疎水性となる処理が施され、
前記キャリア溶液の中に懸濁して浮遊する長尺ナノワイヤを含む溶液は、前記液滴が拡がりつつあるときの接触角即ち拡張時接触角と、前記液滴が縮まりつつあるときの接触角即ち縮退時接触角について、前記拡張時接触角に対する前記縮退時接触角の角度差が１０度超となる溶液であるトランジスタ用中間形成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トランジスタ等の電子デバイスを液滴付着例えば印刷により形成する方法、その際に生じる中間生成物、並びにその方法により形成される高性能の電子デバイス例えばトランジスタに関する。
【背景技術】
【0002】
ナノクリスタル、ナノチューブ、ナノワイヤ等の長尺ナノストラクチャの重要性はますます高まっている。それは、それらが興味深い電気特性及び光学特性を有しているためである。ナノストラクチャ素材としては例えばシリコン、ゲルマニウム、窒化ガリウム等の無機物やカーボンナノチューブ、半導体ポリマ等の有機物を使用できるが、中でも注目されているのは単結晶ナノワイヤやカーボンナノチューブである。それは、それらの素材を使用すれば様々な基板に高移動度トランジスタを形成できることが、既に判明しているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第６８７２６４５号明細書
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】J.Leopoldes, A.DuPuis, D.G.Bcknall, and J.M.Yeomans, "Jetting Micron-Scale Droplets onto Chemically Heterogeneous Surfaces", 2003 American Chemical Society, September 2, 2003, Pages 9818-9822
【非特許文献2】R.Deegan, O.Bakajin, T.DuPont, G.Huber, S.Nagel and T.Witten, "Capillary Flow as the Cause of Ring Stains from Dried Liquid Drops", Nature, October 23, 1997, Vol.389, Pages 827-829
【非特許文献3】B.DeGans and U.Schubert, "Inkjet Printing of Well-Defined Polymer Dots and Arrays", American Chemical Society, June 9, 2004, Pages A-E
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
通常、こうしたデバイスは長尺ナノストラクチャ入りの液で基板をスピンコートする手法により製造されている。スピンコート後は、電子ビームリソグラフィによる通常の手法で回路パターンを形成するので、所要領域外にある長尺ナノストラクチャはそのとき併せて除去される。残った長尺ナノストラクチャは互いにバラバラの方向を向いているのが普通であるが、用途によってはこれが不都合とされる。
【0006】
長尺ナノストラクチャの配向制御についていえば、例えば「ナノストラクチャ配置及び／又は配向方法」（原題：Methods of Positioning and/or Orienting Nanostructures、発明者：Duan et al.）と題する米国特許に係る特許文献１に、微小流体チャネルを用いナノワイヤの向きを揃える（配向させる）が記載されているが、これにはなお難点がある。即ち、微小流体チャネルのパターニングは難しく実際には任意のパターンを形成できるわけではないので、ナノワイヤを十分正確には配置及び配向させ得ない。また、三次元微小流体系の構築にはかなりやっかいなデバイス製造手法が必要になる。
【0007】
更に、従来の堆積システムには、かなりの量のナノストラクチャが無駄になるという問題点もある。スピンコート法や微小流体チャネル法を実施する際に必要なナノストラクチャの量は、最終的にデバイスに組み込まれるナノストラクチャの量に比べるとかなり多量であり、とりわけごく限られた範囲内にナノストラクチャを配する必要があるときはその傾向が顕著になる。しかし、ナノストラクチャは高価な材料である。材料のナノストラクチャが多量に無駄になるということは、大面積デバイス例えばディスプレイを上掲の手法で製造する際の所要コストが、到底堪え難い程に高くなるということである。
【0008】
本発明の目的の一つは、長尺ナノストラクチャを堆積させる際により正確に配置及び配向させうる優れた手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
ここに、本発明の一実施形態に係るトランジスタ形成方法は、（１）誘電体（例えば基板上の誘電体層）の表面のうち少なくともソース電極用部位からドレイン電極用部位に亘り液滴捕捉領域を形成するステップと、（２）その後のキャリア液蒸発により半導体ナノワイヤが整列してソース電極用部位ドレイン電極用部位間にトランジスタの活性領域が形成されるよう、半導体ナノワイヤで懸濁したキャリア液の液滴を液滴捕捉領域内に付着させて細長くするステップと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】印刷時にプリントヘッドから吐出される長尺ナノストラクチャ入り液滴を示す図である。
【図2】その後パターニング済基板に付着し細長く変形した液滴を示す図である。
【図3】液滴内のキャリア液の蒸発に伴い元の液滴中心近傍に長尺ナノストラクチャが整列する効果を示す図である。
【図4】パターニング済基板に付着し細長く変形した液滴内で長尺ナノストラクチャが液滴輪郭沿いに蝟集する効果を示す図である。
【図6】半導体ナノワイヤ含有液印刷によるトランジスタ製造法、特にその上にゲートライン及び誘電体層が形成された基板を示す上面図である。
【図7】同じ基板の側面図である。
【図9】同じ基板の側面図である。
【図11】同じ基板の側面図である。
【図12】ナノワイヤ堆積工程で堆積させた半導体ナノワイヤを活性領域としてトランジスタが形成されるように誘電体層上にソース及びドレイン電極を形成する電極形成工程を説明するための上面図である。
【図14】同じ基板の上面図である。
【図15】半導体ナノワイヤ含有液印刷によるトランジスタアレイ製造法、特に印刷により半導体ナノワイヤ入り液滴を液滴捕捉領域（例えば親水性領域）上に付着させる付着工程を説明するための上面図である。
【図17】ナノワイヤ堆積工程で堆積させた半導体ナノワイヤを活性領域とするトランジスタがアレイをなして形成されるように誘電体層上にソース及びドレインラインを形成する電極形成工程を説明するための上面図である。
【図18】液滴が拡がりつつあるときの接触角即ち拡張時接触角の例を示す図である。
【図19】液滴が縮まりつつあるときの接触角即ち縮退時接触角の例を示す図である。
【図21】拡張時接触角と縮退時接触角にあまり差がないため形状をほぼ保ちながら蒸発していく液滴を示す図である。
【図22】過程終了時に元の液滴中心の近傍に堆積しているナノパーティクルを示す図である。
【図24】縮退時接触角が小さいため接触線がほとんど動かないで蒸発していく液滴を示す図である。
【図25】過程終了時に接触線近傍に堆積しているナノパーティクルを示す図である。
【図26】二種類のキャリア液を併用しＭａｒａｎｇｏｎｉ効果を発生させる手法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態に係る長尺ナノストラクチャ配置、配向及び堆積方法について説明する。本願中、「ナノストラクチャ」とはその短軸長が１００ｎｍ以下の構造物を指しており、「長尺」とは長さが幅に比べ十分に大きく例えば幅の５倍以上あることを指している。長尺ナノストラクチャにはナノワイヤ、ナノチューブ、ナノクリスタル、ナノパーティクル等様々な種類がある。また、本願中、「液」とは流体、「液滴」とは「液」の滴のことであり、以下説明する方法では長尺ナノストラクチャ入り液滴を印刷その他の手法で誘電体に付着させる。特に、液滴の付着位置や付着後形状を制御することで堆積後における長尺ナノストラクチャの配置及び配向を制御する。
【0012】
図１に、プリントヘッド１０４から基板１１６上に向け吐出された長尺ナノストラクチャ１１２入りの液滴１０８を示す。液滴１０８は、懸濁媒体たるキャリア液と、そのキャリア液中に安定な懸濁物として浮遊する一群のナノストラクチャ１１２と、を含む印刷可能液滴である。「印刷可能」とはその粘度が十分低くプリントヘッド１０４が目詰まりしにくいということであり、その条件を満たしキャリア液として使用できる液には水、有機溶媒、ホットメルトワックス等をはじめとして様々な種類がある。また、化学的処理によってキャリア液内長尺ナノストラクチャ蝟集を妨げるようにしてもよい。それには、例えばナノストラクチャ１１２と化学結合しうる有機チオールや有機トリクロロシラン等の反応性化学物質によってナノストラクチャ１１２の表面を誘導体化してもよいし、ナノストラクチャ１１２の表面に非共有結合的に付着する有機ポリマや界面活性剤等の化学物質を添加してもよい。
【0013】
液滴内ナノストラクチャ濃度は、目標とするナノストラクチャ分布密度即ち基板１１６上の単位面積に堆積させるナノストラクチャ１１２の量に応じて定める。例えば、液滴１０８のサイズが約１００ｐｌ（ｐｌ：ピコリットル）、目標とするシリコンナノワイヤ分布密度が１００個／単位面積であるとしたら、その液滴１個でその目標を達成するには、液滴内シリコンナノワイヤ濃度をキャリア液１００ｐｌ当たり１００個にすればよい。直径が１０ｎｍで長さが２μｍのナノワイヤなら液の質量濃度は約１〜１０ｐｐｍ程になろう。
【0014】
液滴１０８をプリントヘッド１０４から吐出させる方式としては、インクジェット方式、音響ノズルレス方式等、様々な方式を使用できる。例えばインクジェット方式では、ヘッド１０４に設けた圧電デバイスによって液滴１０８の吐出を制御する。更に、音響ノズルレス方式ならばノズルがないため目詰まりの心配もなく、従って例えば２μｍ超の長尺ナノストラクチャ１１２でも好適に堆積させることができる。これら、ジェット印刷による方式には、液滴１０８を基板１１６上に形成済の物体に対し精密に配置できるという利点がある。但し、他の印刷法例えばフレキソ印刷、グラビア印刷等も使用できる点をご理解頂きたい。
【0015】
こうして付着させた液滴１０８におけるナノストラクチャ１１２の配置及び配向は、付着後液滴形状の制御により制御する。図２は基板１１６上に付着させた液滴１０８を上から見た図である。図示例では、基板１１６に対する前処理によって、付着した液滴１０８がそれに沿って細長く変形するよう液滴捕捉領域が形成されている。液滴捕捉領域を形成する手法としては、第１に表面エネルギ（電気陰性度）パターンを基板１１６に付与する手法があり、第２に凹凸パターンを基板１１６上に設ける手法がある。何れの手法でも、付着した液滴１０８が細長くなるように液滴捕捉領域を形成することができる。例えば第１の手法では、基板１１６に対する前処理によって、図中の領域２０４，２０８を疎水性領域とし、その間にある領域２１２を親水性領域（領域２０４，２０８より疎水性が弱い領域のこと；以下同様）とする。水等をキャリア液とする液滴１０８は親水性領域２１２に吸い寄せられ、疎水性領域２０４，２０８との接触長が最小になるよう細長く変形する。従って液滴捕捉領域になるのは領域２１２である。また、第２の手法では、領域２１２よりも領域２０４，２０８の方が僅かに高くなるよう基板１１６を製造乃至加工してその表面の高さに変化をつける。この場合領域２１２は溝になるので、付着した液滴１０８は、溝の壁と壁の間で作用する毛細管力によって溝沿いに細長く伸びていく。従ってこの場合も領域２１２が液滴捕捉領域になる。
【0016】
細長く変形した液滴１０８は、その後のキャリア液蒸発に伴い徐々に小さくなっていく。その際、表面張力があるので液滴１０８はナノストラクチャを内部に捕らえたままで小さくなる。従って、液滴１０８内ではナノストラクチャが徐々に蝟集し（中心蝟集効果）、液滴１０８の形状に倣い細長く整列していく。図３に、縮退中の液滴１０８及びその中で徐々に整列しつつあるナノパーティクル３０４，３０８，３１２を示す。最終的にはキャリア液がなくなるので、これらのナノパーティクル３０４，３０８，３１２をはじめとする長尺ナノストラクチャはその姿を現す。そのときそれらは当初液滴中心位置であった場所の近傍に整列している。
【0017】
この手法即ち中心堆積法では、狙い通りの場所に長尺ナノストラクチャが表出するよう注意深く制御を行わねばならない。これに代わる手法としては、エッジ堆積効果（コーヒーステイン効果）と呼ばれる現象を利用するエッジ堆積法がある。図４及び図５にこの現象を示す。液滴内に存する低密度の長尺ナノストラクチャ４０４例えばナノワイヤは、キャリア液蒸発に伴い発生する液滴内物質流によって図４に示す通り液滴長弧付近に移動していく。それにつれナノストラクチャ４０４の長軸が液滴長弧に沿って整列していき、ナノストラクチャ４０４と液滴輪郭４０８の接触面積が広くなっていく。このとき適当な高周波振動を加えれば、ナノストラクチャ４０４の整列の仕方を随意に調整することができる。
【0018】
キャリア液の蒸発が進行すると、図５に示すように、ナノストラクチャ４０４が当初液滴輪郭４０８であった場所に取り残された構造になる。即ち、キャリア液の蒸発で縮んだ液滴５０４が残る。その液滴５０４には既にキャリア液しか残っていない。
【0019】
エッジ堆積効果が発生するのかそれとも中心蝟集効果が発生するのかは、図１８〜図２５に示す化学的な仕組みによって決まる。まず、図２０〜図２２に示すエッジ堆積効果は輪郭固定効果（ピニング効果）のある懸濁媒体を用いた場合に発生する。輪郭固定効果とは基板上における液滴輪郭位置が付着時の位置で実質的に固定される現象のことであり、これが発生するのは、典型的には、図１８及び図１９に示すように大きな接触角ヒステリシスがある単種類の（即ち混合等されていない）液を懸濁媒体即ちキャリア液として使用した場合である。
【0020】
図１８には液滴１８０４が拡がりつつあるときの接触角即ち拡張時接触角１８００が、また図１９には液滴１８０４が縮まりつつあるときの接触角即ち縮退時接触角１９００が、それぞれ示されている。接触角ヒステリシスとは拡張時接触角１８００に対する縮退時接触角１９００の角度差のことである。接触角ヒステリシスが小さい場合、即ち拡張時接触角１８００と縮退時接触角１９００の角度差が例えば１０°未満程度の僅かな角度差である場合には、基板に対する液滴１８０４の接触線が可動接触線になるのが普通である。可動接触線とはキャリア液蒸発につれさしたる拘束なしに動く接触線のことであり、この種の接触線が発生しているときには、液滴１８０４内の長尺ナノストラクチャ（図示せず）は接触線移動につれて液滴中心方向に移動していく。
【0021】
図２０〜図２２に、その接触線２００４が可動な液滴２０００からキャリア液が蒸発するとき発生する中心蝟集効果の例を示す。可動接触線２００４を有する液滴２０００は、キャリア液蒸発の進行中、図２０に示した付着当初の全体形状をほぼ維持しながら縮んでいく。液滴２０００の輪郭２００８とその下の基板２０１２とが接する線即ち接触線２００４も、図２１に示すようにキャリア液蒸発に伴い内側に移動していく。液滴２０００には表面張力があるので、その中に浮遊している長尺ナノストラクチャ例えばナノパーティクル２０１６は液滴２０００の中心方向に押し込められる。そのあげく図２２に示すようにキャリア液の量が減りナノパーティクル２０１６を浮遊させ得ない量になると、ナノパーティクル２０１６は液滴２０００から表出する。
【0022】
図２３〜図２５に、液滴２３００の輪郭２３０８，２３１２が固定されているためナノパーティクル２３０４が輪郭２３０８，２３１２の近傍に堆積するエッジ堆積効果の発生例を示す。付着当初図２３に示す状態であった液滴２３００は、蒸発の進行に伴い図２４に示す状態を経て図２５に示す状態になる。図２５に示した状態は最終段階に近い状態であり、この段階では、液滴２３００中に浮遊していた長尺ナノストラクチャ例えばナノパーティクル２３０４が既に液滴輪郭２３０８，２３１２の近傍に集積している。キャリア液が更に蒸発すると、これらのナノパーティクル２３０４は液滴２３００から表出する。
【0023】
エッジ堆積効果をもたらす輪郭固定は、通常、縮退時接触角２４０８が小さく０°にかなり近い場合に発生する。これは取り立てて珍しいことではなく、接触角ヒステリシスが例えば１０°超と大きな液は割合に多くある。そうした液を液滴２３００のキャリア液として使用した場合、基板に対する輪郭２３０８，２３１２の接触線２３２０がほぼ固定された状態で蒸発が進行するので、液滴２３００は全体として平坦な状態で薄くなっていく。また、輪郭２３０８，２３１２の近傍には高曲率部位があり、高曲率部位では液滴２３００の他の部位に比べてかなり高速に蒸発が進行するので、液滴２３００内には輪郭２３０８，２３１２に向かうバルク液流が発生する。このバルク液流は液滴２３００内のナノパーティクル２３０４例えばコロイド粒子を輪郭２３０８，２３１２方向に搬送するので、ナノパーティクル２３０４は輪郭２３０８，２３１２に蝟集する。蝟集したナノパーティクル２３０４はやがて液滴２３００から表出する。なお、この現象については非特許文献２に言及がある。
【0024】
輪郭固定を防ぎ長尺ナノストラクチャ例えばナノパーティクルを液滴中心近傍に堆積させるには例えばＭａｒａｇｏｎｉ流を利用すればよい。即ち、蒸気圧及び表面張力が異なる二液の混合物を印刷すると、蒸発時に液滴内で発生する物質流が複雑になることを、利用すればよい。図２６に、二種類のキャリア液２６０４及び２６０８を混ぜてＭａｒａｇｏｎｉ流を発生させる方法を示す。第１のキャリア液２６０４の方が蒸気圧が高く（従って蒸発が速く）且つ表面エネルギが高い場合、液滴内では、その輪郭方向に向かう第２キャリア液２６０８の流れと、中心方向に向かう第１液２６０４の一部の流れとが発生する。浮遊しているナノストラクチャは液滴内で発生する物質流（液流）に乗って流れるので、こうした一群の物質流を発生させることで、乾燥の進行中にナノストラクチャが液滴の輪郭近傍に蝟集、堆積することを防ぐこと、即ち液滴内におけるナノストラクチャ分布を乾燥中も均一性が高い状態に保つことができる。なお、液２６０４及び２６０８としては、例えば水とエチレングリコールの組合せ、酢酸エチルとアセトフェノンの組合せ等を用いればよい。
【0025】
以上述べた長尺ナノストラクチャ配置、配向及び堆積方法は様々なデバイスの形成・製造に利用可能である。図６〜図１２に、半導体ナノワイヤを印刷しエッジ堆積効果を利用してトランジスタの活性領域を形成するトランジスタ形成方法の例を示す。図６に上面をまた図７に側面を示すように、基板６０８上にはライン状ゲート電極即ちゲートライン６０４，６０６が堆積・形成されており、更にその上には誘電体層７０４が堆積・形成されている。通常、基板６０８としては絶縁体を用い、その上に金属等による導体層を堆積させてゲートライン６０４，６０６を形成する。また、ゲートライン６０４，６０６の上方を覆う誘電体層７０４にはパターニングが施されている。即ち、ゲートライン直上部位の疎水性をそれ以外の部位に比べ高める、ゲートライン直上部位をゲートライン間隙直上部位より僅かに高くする等の手法によって、その表面７０８に付着した液滴が変形してゲートライン間隙直上部位に細長く延びるよう処理されている。
【0026】
プリンタに設けた吐出機構例えば図１に示したプリントヘッド１０４を用い、２本のゲートライン６０４，６０６の間隙の直上に位置する部位８０８に向けて半導体ナノワイヤ８１２入り液滴８０４を吐出すると、図８及び図９に示す中間生成物が得られる。図８は上面、図９は側面を示す図である。図示した液滴８０４の中心線はゲートライン間隙直上部位８０８の中心線とほぼ一致しており、またその輪郭が一方ではゲートライン６０４の中心線にまた他方ではゲートライン６０６の中心線にほぼ一致している。液滴８０４が細長くなっているのは誘電体層７０４の表面７０８が前掲の通り処理されているためである。また、付着当初は液滴８０４内におけるナノワイヤ８１２の分布に幾分無秩序さが見られることがあるが、その場合も、何らかの刺激、例えば振動等を加えると、それらのナノワイヤ８１２は液滴８０４の長弧８１６，８２０沿いに蝟集していく。
【0027】
エッジ堆積効果により堆積させたナノワイヤ８１２を図１０及び図１１に示す。図１０は上面図、図１１は側面図である。図中、１００４は付着当初の、また１００８はその後液滴の大部分が蒸発してしまった時点での、液滴８０４の輪郭概略位置を示している。その輪郭が位置１００４から位置１００８まで後退、縮小した液滴８０４内には、もはや長尺ナノストラクチャは残っていない。
【0028】
本実施形態では、こうして堆積させた半導体ナノワイヤを活性領域とするトランジスタを形成するため、当該活性領域に接触するようソース電極及びドレイン電極を形成する。これらの電極は例えばワックスレジスト印刷による従来型処理手法を用いて形成できる。図１２に、半導体ナノワイヤ１２１２，１２１６等により形成された活性領域並びにこれに接するソース電極１２０４及びドレイン電極１２０８を示す。このトランジスタでは、ナノワイヤ１２１２，１２１６等の下方に位置するゲートラインに電圧を印加することによって、ソース電極１２０４とドレイン電極１２０８の間に流れる電流を制御することができる。
【0029】
こうした構造のトランジスタは、図６〜図１２に示した方法即ちエッジ堆積効果を利用して形成する方法以外に、ナノワイヤを液滴のほぼ中心に堆積させる特性を持ったキャリア液を使用する方法でも、形成することができる。この方法を実施するためゲートライン１３０４，１３０８の中心線上方に液滴１３０２，１３０３を付着させた例を図１３及び図１４に示す。図１３は側面図、図１４は上面図である。図１４に示すように、誘電体層１３１２の表層のうちゲートライン間隙直上部位には疎水性領域１４０４が形成されている。この領域１４０４の疎水性によって、ナノワイヤ１４０８，１４１２入り液滴１３０２，１３０３はゲートライン１３０４，１３０８の上方で細長く延びることとなる。
【0030】
図１５〜図１７に、上掲の方法を応用してトランジスタアレイを製造する方法の例を示す。この方法においては、まず図１５に示すようにナノワイヤ１５０４のアレイを印刷する。その際には、予め誘電体層の表面をパターニングしゲートライン１５１２にほぼ直交する方向に沿って液滴捕捉領域１５０８を形成しておく。領域１５０８としては、例えば親水性があり印刷液で濡れやすい領域又は周囲より窪んだ領域を形成しておく。領域１５０８に隣接する部位は領域１５０８に比べ印刷液に対する濡れ性が低く又は領域１５０８より盛り上がっているので、ナノワイヤ１５０４入り液滴を誘電体層表面のパターニング済部分に付着させると、図１６に示すように、その長弧乃至長辺がその周囲領域即ち疎水性領域の縁に概ね沿うようその液滴が変形していく。
【0031】
図示の通り、親水性領域乃至窪み領域たる液滴捕捉領域１６０８，１６０９はゲートライン１６２４に対しほぼ直交する方向に延びているので、その縁に対しほぼ横並びにナノワイヤ１６０４を堆積させることで、領域１６０８，１６０９の下方を走るゲートライン１６２４に対し直交する方向に沿ってナノワイヤ１６０４をほぼ整列させることができる。そこで、ストライプ状の液滴捕捉領域１６０８，１６０９の中心線とゲートライン１６２４の中心線の交点に中心位置をほぼ合わせて液滴１６１６を付着させる。こうして付着させた液滴１６１６は、液滴捕捉領域１６０９とその周辺領域１６１０との境界線にその輪郭が重なるように変形していく。そうなった液滴１６１６を乾燥させるとキャリア液によるエッジ堆積効果が進行して液滴１６１６内のナノワイヤ１６０４が当該境界線付近に蝟集、堆積する。従って、液滴が１個あればトランジスタを形成することができるが、例えば図中破線１６１２でくくられた領域では、互いに近い場所に付着した別々の液滴に由来する複数群のナノワイヤを併用して、１個のトランジスタを共同形成することもできる。
【0032】
半導体ナノワイヤを堆積させたら、図１７に示すように、トランジスタアレイが形成されるよう、ライン状ソース電極即ちソースライン１７０４とライン状ドレイン電極即ちドレインライン１７０８とを堆積させる。ソースラインドレインライン間距離はナノワイヤ長よりも短くすることができる。こうした方法でディスプレイやセンサといったデバイスを製造する場合、その画素ピッチはナノワイヤ入り液滴の印刷間隔によって決まり、例えば１００〜５００μｍといったピッチになる。
【0033】
また、図１７から看取できるように、ナノワイヤを用いてトランジスタを形成する際には、そのトランジスタの例えばソースと、その隣のトランジスタの例えばドレインとが短絡しないように、ナノワイヤを配置する必要がある。即ち、ナノワイヤ入り液滴を注意深く位置決めし、隣り合うトランジスタ同士を隔てるゲートライン間隙直上部１６２０を避けて、液滴を配置する必要がある。
【符号の説明】
【0034】
１０４ プリントヘッド、１０８，５０４，８０４，１３０２，１３０３，１６１６，１８０４，２０００，２３００ 液滴、１１２，４０４ 長尺ナノストラクチャ、１１６，６０８，２０１２ 基板、２１２，１５０８，１６０８，１６０９ 液滴捕捉領域、３０４，３０８，３１２，２０１６，２３０４ ナノパーティクル、７０４，１３１２ 誘電体層、８１２，１２１２，１２１６，１４０８，１４１２，１５０４，１６０４ ナノワイヤ、１２０４ ソース電極、１２０８ ドレイン電極、１７０４ ソースライン、１７０８ ドレインライン、２６０４ 第１キャリア液、２６０８ 第２キャリア液。